Протоколы сетей X.25

 

Универсальный интерфейс X.25

 

1. физический x.21 (X.21bis)

2. канальный (HDLC - high data link communication - протокол высокого уровня управления каналом). Этот уровень и последующие реализуются программным образом.

3. сетевой (пакетный)

 

X.21 - универсальный интерфейс между оконечным оборудованием (DTE) и аппаратурой передачи данных (DCE) для синхронного режима работы в сетях общего пользования. X.21bis - тоже, но для модемов, удовлетворяющих рекомендациям серии V. Для канального уровня используется подмножество протокола HDLC (являющегося развитием стандарта SDLC IBM), обеспечивающее возможность автоматической повторной передачи в случае возникновения ошибок в линии.

Рис. 4.3.2.2. Три уровня X.25

Формат кадра для протокола HDLC показан на рис. 4.3.2.3 (байты передаются, начиная с младшего бита):

 

Рис. 4.3.2.3. Формат кадра X.25

 

Открывающий и закрывающий флаги для бит-ориентированного формата несут в себе код 0x7e. Когда не передается никакой информации, по каналу пересылается непрерывный поток флагов 01111110. Посылка более 6 единиц подряд воспринимается как флаг абортирования связи. Если необходимо передать информационную последовательность 01111110, после первых пяти единиц вводится дополнительный нуль, приемник восстанавливает истинную информацию, удаляя эти лишние нули. В случае байт-ориентированных кадров открывающий и завершающий флаги имеют по два байта [DLE (Символы кодов стандарта ISO 646-1973 (МТК-5, ГОСТ 13059-74). Здесь и далее используется русская терминология в соответствии со стандартом ГОСТ 26556-85, STX и DLE, ETX, соответственно, для информационного кадра и DLE, STX и DLE, ETX для управляющего]. Адрес в пакете X.25 занимает всего один байт, что определяет предельное число терминальных устройств, подключаемых к одному каналу. Кадр на уровне 2 имеет двухбайтовый заголовок, содержащий байт адреса и байт типа. Для нумерации кадров на уровне 2 используется 3 бита. При работе со скользящим окном откликов это позволяет иметь до 7 кадров в очереди. При использовании спутниковых каналов с большими задержками можно переходить в режим расширенной нумерации (7 бит), где длина очереди может достигать 128. Если удаленный партнер не способен работать в режиме расширенной нумерации, он отклонит запрос соединения. При работе в режиме расширенной нумерации возможно применение 3-байтовых заголовков вместо двухбайтовых.

Значения поля идентификатора общего формата (GFI - general format identifier) приведено в таблице 4.3.2.2. Бит 8 этого поля (Q) используется в информационных пакетах как индикатор уровня передаваемых данных. Групповой номер логического канала и номер логического канала присваиваются по соглашению с администрацией сети во время постановки на обслуживание. Поля групповой номер логического канала и номер логического канала присутствуют во всех пакетах кроме пакетов регистрации и повторного пуска, где они принимают нулевое значение.

Коды идентификатора общего формата GFI

 

Таблица 4.3.2.2. Значения кодов идентификатора общего формата (GFI)

Тип пакета	Модуль нумерации	Номера битов
		8	7	6	5
Установка соединения	8  128	0  0	x  x	0  1	1  0
Разрыв соединения, управление потоком, повторный пуск, регистрация, диагностика	8  128	0  0	0  0	0  1	1  0
Данные	8  128	x  x	x  x	0  1	1  0
Расширение	-	0	0	1	1

 

 

x - бит может принимать  значения 0 или 1.

 

Допустимые значения кодов в поле тип пакета приведены в таблице 4.3.2.3.

 

Таблица 4.3.2.3. Значения кодов тип пакета

Тип пакета	Октет 3
Биты	8 7 6 5 4 3 2 1
Запрос	0 0 0 0 1 0 1 1
Запрос принят	0 0 0 0 1 1 1 1
Запрос завершения	0 0 0 1 0 0 1 1
Подтверждение завершения	0 0 0 1 0 1 1 1
Данные	x x x x x x x 0
Прерывание	0 0 1 0 0 0 1 1
Подтверждение прерывания	0 0 1 0 0 1 1 1
Готовность к приему по модулю 8 (RR)	x x x 0 0 0 0 1
Готовность к приему по модулю 128 (RR)	0 0 0 0 0 0 0 1
Неготовность к приему по модулю 8 (RNR)	x x x 0 0 1 0 1
Неготовность к приему по модулю 128 (RNR)	0 0 0 0 0 1 0 1
Запрос повторной установки	0 0 0 1 1 0 1 1
Подтверждение повторной установки	0 0 0 1 1 1 1 1
Запрос повторного пуска	1 1 1 1 1 0 1 1
Подтверждение повторного пуска	1 1 1 1 1 1 1 1
Диагностика	1 1 1 1 0 0 0 1
Запрос регистрации	1 1 1 1 0 0 1 1
Подтверждение регистрации	1 1 1 1 0 1 1 1

 

 

x - отмечет разряды, которые  могут принимать значения 0 или 1.

Четырехбитовые поля длина адреса отправителя и длина адреса получателя характеризуют длины последующих полей переменной длины. Длина выражается в полуоктетах. Далее следуют соответствующие адреса. В каждом полуоктете записывается десятичная цифра адреса, при необходимости поле адреса дополняется нулями до целого числа октетов. Для пакетов установления связи кадры имеют формат, показанный на рис. 4.3.2.4.

Рис. 4.3.2.4. Формат кадра запроса на соединение и соединение установлено

 

Поле опции содержит целое число октетов, но не более 109, следующее же поле может содержать до 128 байт. Опция типа fast select позволяет поместить до 64 байтов в информационном поле пользователя, во многих случаях этого оказывается достаточно и исключается необходимость переходить в режим пересылки данных.

Если вызываемое DTE не присылает сообщения вызов принят или запрос завершения (установление связи отвергнуто) за отведенное для этого время, процедура завершается и процессу, инициализировавшему запрос, присылается соответствующий код ошибки. При успешной обработке запроса (прислано сообщение соединение установлено) система переходит в режим обмена данными. DTE может в любой момент инициировать процедуру разрыва связи, послав сообщение запрос завершения. DCE сообщает о завершении соединения путем присылки пакета индикация завершения, на который DTE должно прислать отклик подтверждение завершения. Формат пакетов запроса и подтверждения завершения отображен на рис. 4.3.2.4. и 4.3.2.5. Байты 1 и 2 на рисунке 4.3.2.5 не показаны, так как они идентичны тому, что представлено на рис. 4.3.2.4.

Рис. 4.3.2.5. Формат пакетов запроса завершения

 

Коды причины завершения связи приведены в таблице 4.3.2.1. Однобайтовое поле диагностический код позволяет уточнить причину. В таблице 4.3.2.4 приведены коды причины повторного пуска. Формат пакетов подтверждения завершения представлен на рис. 4.3.2.6.

 

Таблица 4.3.2.4. Коды причин повторного пуска

Код причины	Причина повторного пуска
0x1	Ошибка локальной процедуры
0x3	Перегрузка сети
0x7	Сеть работоспособна

 

 

Рис. 4.3.2.6. Формат пакетов подтверждения завершения

 

Для инициализации обмена информацией (первичного или повторного), а также для прерывания виртуальной связи и возвращения виртуальных каналов в исходное состояние используются запросы повторного пуска (и подтверждение повторного пуска). DTE может выдать запрос повторного пуска (к DCE) в любой момент времени, переводя логический канал в исходное состояние. DCE в ответ должно послать сообщение подтверждение повторного пуска. Инициатором повторного пуска может быть и dce, для этого оно посылает сообщение индикация повторного пуска. DTE в результате устанавливает логический канал в исходное состояние и посылает dce сообщение подтверждение повторного пуска. Форматы пакетов, несущих эти сообщения показаны на рис. 4.3.2.6 и 4.3.2.7. Эти пакеты не имеют полей группового номера логического канала и LCN (см. рис. 4.3.2.7 и .8). Процедура повторной установки во многом аналогична повторному пуску и используются всякий раз при выявлении сбоя, чтобы вернуть виртуальную связь или постоянный виртуальный канал в исходное состояние.

Рис. 4.3.2.7. Формат пакета запроса повторного пуска (слева) и повторной установки

 

Таблица 4.3.2.5. Коды причин повторной установки

Причина повторной установки	Код причины
Установка по инициативе DTE	0x0
Повреждение постоянного виртуального канала	0x1
Ошибка при исполнении удаленной процедуры	0x3
Ошибка при выполнении локальной процедуры	0x5
Перегрузка сети	0x7
Удаленное DTE работоспособно (постоянный виртуальный канал)	0x9
Сеть работоспособна (постоянный виртуальный канал)	0xf
Несовместимость партнеров	0x11

 

 

Партнер - получатель этого запроса должен прислать сообщение подтверждение повторной установки (рис. 4.3.2.8). При этом возможны потери информации (также как и в случае повторного пуска), так как некоторые пакеты, находящиеся в сети в момент реализации запроса повторной установки или повторного пуска будут потеряны.

Инициатором посылки запроса повторной установки может быть DTE и DCE. Коды причин повторной установки представлены в таблице 4.3.2.5.

 

Рис. 4.3.2.8. Формат пакета подтверждения повторного пуска (слева) и повторной установки (справа)

 

Пакеты данных передаются по постоянным виртуальным каналам или через виртуальные соединения после их создания. Пакеты данных распознаются по нулевому младшему биту (бит с номером 1) в третьем октете. Остальные биты этого октета используются для управления. Форматы пакетов данных показаны на рис. 4.3.2.9.

Информационное поле начинается с четвертого байта (при расширенной нумерации с пятого) и может иметь длину 16-4096, хотя в рекомендациях стандарта x.25 оговорена величина 128 октетов. Если принимающая сторона не способна принять пакет данной длины, связь должна быть переустановлена, а стороне-инициатору соединения послано сообщение об ошибке. Каждому пакету данные присваивается порядковый номер N(S), значение которого при установлении соединения равно нулю.

 

Рис. 4.3.2.9. Форматы пакетов данные. Слева - по модулю 8, справа - по модулю 128

Q -бит определяет тип кадра-пакета, Q=1 - управляющий пакет для PAD, Q=0 - информационный пакет. Бит D используется для запроса специального отклика на пакет со стороны удаленного конца виртуального канала. Бит M указывает на то, что данный пакет является частью более крупного пакета, который должен быть воссоздан позднее.

Индекс S (send) соответствует отправке, а индекс R - приему (receive). Если используется нумерация пакетов по модулю 8, N(S) занимает биты 2-4 включительно, при нумерации по модулю 128 для этого отводятся биты 2-8. Нумерация пакетов позволяет выявить потерю пакетов или изменение порядка их доставки. N(R) является номером пакета с принимающей стороны. Бит подтверждения доставки D (идентификатор формата) служит для указания необходимости сообщения о доставке данных получателем. Если D=1, то DTE обязано подтвердить доставку. Обязательность процедуры подтверждения определяется уже на фазе установления связи (сообщение запрос на установление связи принят). Если какой-либо узел по пути пересылки пакета не поддерживает процедуру подтверждения доставки, он пошлет сообщение запрос завершения (причина - несовместимость у адресата) и связь должна быть сформирована заново с учетом необходимости подтверждения во всех узлах-участниках. Размер поля данные в пакете может быть разным для разных узлов, участвующих в обмене. По этой причине число полученных пакетов может оказаться больше (или меньше) числа посланных. Для таких случаев предусмотрен флаг m (дополнительные данные). Возможность фрагментации и последующей сборки пакетов определяется управляющими битами M и D (см. таблицу 4.3.2.6).

 

Управление фрагментацией/дефрагментацией

 

Таблица 4.3.2.6. Управление фрагментацией и сборкой пакетов с помощью битов M и D

Бит m	Бит d	Выполнение объединения с последующим пакетом (реализуется сетью)
0	0	Нет
0	1	Нет
1	0	Да
1	1	Нет

 

 

Таким образом, при фрагментации исходного сообщения все пакеты кроме последнего должны иметь бит m=1. Нумерация пакетов по модулю 8 означает, что им последовательно присваиваются номера 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2 и т.д. Аналогично при нумерации по модулю 128 - 0,1,2,...127,0,1,2,3 и т.д. Форма нумерации пакетов определяет также размер “окна”, то есть число пакетов, которые могут быть переданы, не дожидаюсь подтверждения получения. По умолчанию размер окна равен 2, другие значения могут быть согласованы на фазе установления соединения. Принцип использования окон при передаче пакетов более подробно описан в разделе “3.6.2 Протокол TCP”.

Для управления процессом передачи данных используются сообщения “готов к приему” и “не готов к приему”. Форматы этих пакетов показаны на рис. 4.3.2.10 и 4.3.2.11.

Рис 4.3.2.10. Формат пакетов готовность к приему и неготовность к приему при нумерации по модулю 8.